[发明专利]月面形貌环境综合模拟试验场的光照模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及模拟技术，具体来说，涉及一种月面形貌环境的综合模拟试验场的光照模拟系统。

技术背景

前苏联在上世纪登月期间，建设环形土壤通道模拟试验场(长70米、宽4米)，主要包括环形坑等；还建设有综合形貌模拟试验场：长50m，宽50m；包括环形坑、沟壑和岩石等。并且早在1965年，美国为Apollo计划在休斯顿约翰逊空间中心建立了一个空间环境模拟室(SESL)，以提供Appollo时期所有载人航天器和LRV的地面试验。LOCKHEED导弹和空间公司(LMSC)建立了一个高大的人造仓，来模拟月球庇护所和月球太空舱外环境。其中的测试床允许确定相互作用效应，包括重力的减少、合适的阻碍物、与高度有关的压力的减少，综合1/6的重力、合适的障碍物、真空条件等，进行月面巡视探测器所面临的环境的模拟试验，从而降低月球探测任务中操作控制的风险。

除了美国、前苏联为其月球车的行走、导航、避障性能考核做了大量的地面试验外，日本也为考察月球车的远程操纵、自主行走和机动性，建立有综合试验场，包括月球车试验台，室内设备，仿真系统，沙盘模型。月球车试验台包括远程操纵试验台和自主巡航试验台。室内设备是为月球车试验台服务的系统。室外的沙盘模型占地80m×80m，包括了陨石坑，山丘和峡谷等月表地貌(可参见文献T.Adachi，T.Iijima，S.Okamoto，and T.Takan，“An experimental facility for Lunar Rover development”，46thInternational Astronatutical Congress，Oslo，Norway，1995)。

目前在国内对月球车的研究主要集中在对月面巡视探测器的研制，月面巡视探测器的工作模式、各个系统的组成和实现方案。对相关的地面试验研究很少，而工程化应用的地面试验场更是寥寥无几。综合以上可知，国内外的试验场只单独实现了对月面土壤、地形地貌的模拟，没有包括光照和背景环境的综合环境模拟。例如通常的巡视探测器试验场主要考虑的是模拟月面的地形地貌特征的构建，对灯光没有特意的关注。为了考察月面巡视探测器的自主避障和路径规划能力，考虑CCD相机的成像效果和月面阴影的效果，必须认真选择合适模拟光源。所以光照的模拟对于月面形貌模拟试验场的影响非常重要，因此有必要对月面形貌模拟试验场的灯光进行合理的布置，以获得理想的光照模拟效果。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能获得理想模拟效果的月面形貌模拟试验场的光照模拟系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种月面形貌环境的综合模拟试验场的光照模拟系统，其包括在模拟区的内部墙体上或顶部设置的模拟日光斜射的镝灯，其功率不小于4Kw，优选4Kw，以及散布在模拟区四周墙体或顶部上的多个功率不小于1.2Kw的镝灯。

其中，上述模拟区优选为圆形或矩形；上述镝灯都配装有挂具，以对灯的照射方向和高度的调节，并且其色温可达5600K。

其中，所述模拟日光斜射的镝灯能实现单灯照射20m×20m的范围，并优选模拟日光斜射的镝灯的高、宽、长为530×530×425mm，重量为24Kg，其相应的镇流器的高、宽、长为520×420×630mm，重量为82Kg。

其中，上述小功率镝灯的设置要根据外墙的实际长度和镝灯的功率大小，在外墙内墙体的长宽距离上以每隔5m或7m或其它适合长度设置一盏灯的方式均布。

本发明的光照模拟系统，通过采用镝灯来完成，其色温可达5600K，接近太阳的光谱特性，能获得比较好的CCD成像效果，而且镝灯还具有发光效率高、色温稳定性高、照度稳定、使用寿命长、发光均匀、照射距离远、照射面积大等优点。该设计方案属于首次利用的镝灯用于月面光照的模拟，既能满足要求，而且比采用太阳模拟器要经济实用。

附图说明

图1为本发明的月面形貌环境的综合模拟试验场的光照模拟系统实施方案之一的布置示意图。

其中，1、圆形模拟区；2、模拟日光直射的顶灯；3、环绕一周以模拟月面背景的背景幕布；4、模拟斜射效果的侧灯；5、吊车；6、试验区；模拟外区7。

图2为本发明的月面形貌环境的综合模拟试验场的光照模拟系统另一实施方案的布置示意图。其中11、外墙；12、内墙；13、模拟区；14、总控区；15、安装区；16、门或装料门；17、大功率镝灯；18、小功率镝灯。

图3为模拟日光斜射的镝灯的安装示意图。